高功率微波武器及其天线

从高功率微波武器的原理，关键设备及技术难点、发展状况介绍了HPM武器．并介绍了俄罗斯和美国研制的HPM设备，特别是美国在高功率武器系统中使用的天线．     

一种新型圆极化高功率微波天线

介绍了一种新型圆极化高功率微波天线,可辐射高功率微波源所产生的 TEM 或 TM_(01)模。该天线由同轴插板式模式转换器和一种新型同轴插板式喇叭组成,模式转换器将输入的同轴 TEM 模转换为4个相位依次相差90°的扇形波导 TE_(11)模,并通过新型喇叭辐射,在轴向上获得了圆极化辐射场。优化设计了一个中心频率为4GHz 的天线,其总长度为385mm,喇叭口径320mm。在中心频率上天线增益为19.3dBi,轴比1.06,反射损耗-20dB。在 3.8～4.2GHz 的频率范围内增益大于18.9dBi,反射损耗小于-10dB。     

新型高功率微波模式转换天线研究

给出了一种新型高功率微波模式转换天线,该天线将同轴插板式模式转换器和一种新型喇叭有机结合,可直接辐射高功率微波源输出的同轴TEM模或TM01模,具有结构尺寸小、口径效率高、轴向辐射、容易实现等优点.优化设计了一个中心频率为3.8GHz的天线,长度约300mm、口径为280mm,在中心频率上增益为19dBi、反射损耗为-20dB,在3.7～ 4.1GHz的频率范围内增益大于18.7dBi、反射损耗小于-15dB.     

过模弯曲圆波导模式耦合设计

基于耦合波理论,波导轴线采用常规圆弧弯曲和改进的正弦弯曲结构,对TE01—TM11模式变换器进行全面优化分析,计算中考虑了多模、反向波、金属壁所带来的欧姆损耗以及相位重匹配等因素.以正弦弯曲设计的Ka波段TE01—TM11模式变换器的转换效率达到99%,带宽超过32%,并得出常弯曲结构中波导半径、波导曲率、变换器长度和转换效率之间的关系.     

高功率微波COBRA天线辐射特性研究

阐述COBRA天线的工作原理,运用口面场法计算出天线的辐射公式,最后分别通过数值计算和软件模拟的方式,对Ka波段的COBRA天线进行了数值分析,实现了天线的圆极化轴向辐射。在工作频率为34 GHz时,增益可达27.3 dBi,主瓣宽度为4.6°,旁瓣电平为-10.2 dB。     

铁氧体H波导的移相及天线扫描的研究

本文为解决纵向偏磁铁氧体H波导相移问题,推导出了适合LsM和LsE模的耦合波方程组。讨论了H波导的双模耦合,得出了主模的相移常数β随偏磁变化的公式和曲线,为设计铁氧体H波导移相器和铁氧体单体相扫天线提供了理论基础。在分析主模特性的基础上,提出了一种新型天线结构,并求出辐射场。实验证明,理论结果与实验基本一致。     

高功率微波宽带波导定向耦合器设计

为满足高功率微波测量需求,设计一种X波段宽带的波导定向耦合器。为达到宽带设计要求,该耦合器采用多孔耦合结构,利用切比雪夫分布函数得到每组耦合系数,同时修正耦合臂引入的截止衰减影响,根据耦合理论得到每组小孔的初始尺寸,最后基于软件优化后得到满足预期设计要求的宽带耦合器。根据仿真结果,该耦合器在8.2~12.4 GHz频带范围内的耦合度为40 dB,带内波动小于1 dB,方向性优于30 dB,连续波功率容量达到0.84 MW;实测耦合度为38~ 39 dB,端口反射小于-20 dB,可满足MW级高功率微波脉冲测量系统的应用需求。     

用于高功率微波测量的圆极化微带阵列天线

在进行高功率微波(HPM)辐射场测量时,测量天线的极化匹配对测量精度影响较大。为提高测量精度,介绍一种微带圆极化阵列天线,采用功分器作为馈电网络,获得了小于1 d B的轴比,与非阵列圆极化微带天线相比,使轴比降低约1 d B。因此,当采用该圆极化阵列天线测量线极化微波的远场辐射时,使极化失配对测量结果的影响由±13%降至±3.6%左右。     

高功率微波照射下阿基米德螺旋天线响应特性

天线在高功率微波辐照下的响应特性分析是研究后端接收电路干扰特性及毁伤效应的依据。以典型的平面阿基米德螺旋天线为研究对象,利用理论分析和时域有限积分方法相结合,研究了该天线在高功率微波场作用下的时域和频域响应特性,并开展了相关的试验验证。结果表明,通过Friis 传输理论预估的发射功率和实际发射功率的误差在1 dB 量级,仿真得到的响应信号和测试得到的响应信号在时域波形和频谱特性上均吻合较好,仿真方法正确有效,为高功率微波照射下天线响应特性的研究提供了技术支撑。     

同轴电探针耦合测高功率微波

本文从理论上对同轴电探针耦合检测高功率微波进行了简明的分析，推导了在国波导中传输TM（mn）和T（mn）模耦合度的计算公式。设计了一种同轴电探针，并用此探针近似测量虚阴极振荡高功率微波发生器产生的单次脉宽30ns的高功率微波，测得X波段脉冲峰值功率为1GW左右。此种测量高功率微波的方法虽不很精确，但作为一种监测的手段，具有结构简单，使用方便等特点。     

极化情况下高功率微波稀布阵计算模型

建立了考虑极化情况下高功率微波稀布阵合成场的计算模型,分析了阵列合成场大小与极化及阵元初相位关系。极化方向相同时,二元线阵场分布为明暗相间的条纹,三元面阵场分布为网状结构。阵元极化方向及阵元初相位共同影响合成场的叠加效果,阵元的极化决定阵列合成场的最大值,阵元初相位在此基础上对阵列叠加效果进一步调节。对于二元线阵,极化方向夹角越小,合成叠加效率越高;对三元以上的多元面阵,其极化方向组合方式复杂,可通过阵元位置和目标位置模拟阵列合成场的叠加效率,三元稀布面阵的合成场强归一化最大值在2.22~2.43之间,与理想合成场最大值3有一定的差距。该模型提高了稀布阵列合成场强的计算准确度,对阵列高功率微波进行天线阵列设计,进一步提升目标区域的功率密度是一种比较有效的方法。     

基于ADS高效率微波功率放大器设计

基于ADS软件,选取合适的静态直流工作点,采用负载牵引法得到LDMOS晶体管BLF7G22L130的输出和输入阻抗特性,并通过设计和优化得到最佳的共轭匹配网络,设计出高效率功率放大器。ADS设计仿真表明该功率放大器在中心频率2 160 MHz处的效率达到70%,稳定性好、增益平坦度小等优点。     

高功率微波辐射场功率密度测量不确定度分析方法

辐射场测量是检验高功率微波系统输出指标的重要手段.随着高功率微波测量技术的发展,辐射场测量系统的稳定性和可靠性不断提高,作为完整测量结果重要组成部分的测量不确定度越来越受到关注.文章介绍了高功率微波辐射场功率密度测量方法及系统组成,建立了功率密度测量的数学模型,给出了高功率微波辐射场功率密度测量的主要不确定度来源.对检波器输入功率计算、接收天线有效面积校准、衰减环节校准及测量系统各环节连接失配等测量不确定度分量进行了分析,并给出了高功率微波辐射场功率密度测量不确定度的合成方法.本文给出的测量不确定度分析方法较为科学、操作性强,对完善高功率微波辐射场功率密度测量结果具有一定的指导意义.     

基于X波段的高功率圆极化反射阵列天线全波分析研究

传统圆极化反射阵列天线分析方法对天线辐射特性等方面分析的不足,导致在天线全波分析时精度较低,为此,提出了基于X波段的高功率圆极化反射阵列天线全波分析方法.首先研究圆极化反射阵列天线的工作原理,采集相关参数,然后根据参数进行反射阵列天线相位分布、辐射特性、口径效率和单元间距四个方面进行分析.通过仿真实验测试设计阵列天线的...     

协助D2D通信的波束赋形算法设计

文章考虑下行链路D2D通信对复用同小区的蜂窝资源,不同于传统的基于总功率约束的赋形策略,我们提出了基于单根天线功率约束的波束赋形策略。TD-LTE系统采用的是时分双工,上下行信道具有互易性,因此通过对上行信道信息的获取,可以得到下行信道的信道状态信息(Channel Station Information,CSI),从而有效地实现波束赋形。在CSI已知的情况下,我们提出了一种高效的算法寻找最优的波束赋形策略,使得经典的基于最大最小信干比的问题能够被重写为标准的二阶锥规划(SCOP),从而使最优的目标能够通过标准的二阶锥规划求解器求解。同时,为了减少由于D2D通信对加入给蜂窝网络带来的干扰,一种D2D状态搜索算法被提出,它能够选择最优的D2D通信对加入蜂窝网络中,使得系统的吞吐量得到提升。     

高隔离度双极化孔径耦合天线设计

采用多层贴片、垂直双H型孔径耦合结构设计了一种高隔离度双极化孔径耦合微带天线。主要通过实测分析不同贴片间距以及孔径大小对天线隔离度的影响,确定了最佳贴片间距和孔径尺寸。经AgilentES062A矢量网络分析仪实测,得出天线两个端口的回波损耗在2．4～2．5GHz能达到一16dB以下,在工作频段内双端口隔离度优于一31dB,与仿真结果吻合较好。该设计结构简单,成本低廉,易于制作,且可作为双极化基站阵列天线单元。     

Focusing of high power millimeter-wave radiation by a quasi-optical antenna system

The focusing of millimeter-wave radiation from a high power 60 GHz gyrotron is studied using a two-dimensional ellipso-parabolic focusing antenna system. Fine focusing with an elliptic reflector gives a sheet beam of about 10 mm in thickness even at a high power input of about 100 kW. The addition of a parabolic reflector produces a finely focused and nearly Gaussian beam of about 10 mm in diameter with an energy density higher than lOOkWcm^-2. Spatial distributions of beam power are compared with calculations and good agreement is obtained.     

Accuracy considerations in the measurement of the power gain of a large microwave antenna

Accuracy considerations in the measurement of the power gain of a large microwave antenna are discussed. The analysis indicates that, using the power gain comparison method with a standard antenna of nominally 40-dB gain, a large antenna with a power gain of nominally 60 dB could be calibrated to within an error of 0.17 dB (3sigma). The power gain of the standard antenna is considered to be determined via the generalized three-antenna extrapolation method. Individual sources of errors in both the generalized three-antenna extrapolation method and the power gain comparison method are discussed.